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Title:
SURGE ARRESTER AND METHOD FOR INSTALLING A SURGE ARRESTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/174989
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a surge arrester comprising a tubular housing and an end fitting, which is connected to one end of the housing and on which a column having at least one electrical resistor is arranged, a support means abutting the inner face of the tubular housing in the region of the end fitting, characterised in that the support means comprises an opening in the longitudinal direction of the surge arrester, into which opening a pressure means is inserted. The invention further relates to a method for installing a surge arrester.

Inventors:
PIPPERT, Erhard (Trappenweg 1, Dallgow-Döberitz OT Seeburg, 14624, DE)
Application Number:
EP2019/055544
Publication Date:
September 19, 2019
Filing Date:
March 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
H01C7/102; H01C7/12
Foreign References:
DE102005024206A12006-12-07
US20130135783A12013-05-30
DE102011088072A12013-06-13
DE202005008111U12005-08-04
DE102011088072A12013-06-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Überspannungsableiter (1,20) mit einem rohrförmigen Gehäu se (2), und mit einer mit einem Ende des Gehäuses verbundenen Endarmatur (3,4), an der eine Säule mit mindestens einem elektrischen Widerstand angeordnet ist,

wobei im Bereich der Endarmatur (3,4) ein Stützmittel (5,6) an einer Innenseite des rohrförmigen Gehäuses (2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass

das Stützmittel (5, 6) in Längsrichtung des Überspannungsab leiters (1,20) eine Ausnehmung (9,10) aufweist, in die ein Anpressmittel (7,8) eingefügt ist.

2. Überspannungsableiter (1,20) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Anpressmittel (7,8) im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist.

3. Überspannungsableiter (1,20) nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass das Anpressmittel (7,8) im Wesent lichen formschlüssig in der Ausnehmung (9,10) angeordnet ist.

4. Überspannungsableiter (1,20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (7,8) zwei Kontaktbereiche (50-57) zu dem Anpressmittel (7,12,14,16) aufweist,

wobei die Kontaktbereiche (50-57) jeweils eine Führungsnut (58-65) aufweisen, und wobei das Anpressmittel (7,12,14,16) an seinen den Kontaktbereichen (50-57) des Stützmittels

(6,17,18,19) zugewandten Seiten jeweils einen Führungsvor sprung aufweist,

und wobei die Führungsvorsprünge in den Führungsnuten (58-65) angeordnet sind.

5. Überspannungsableiter (1,20) nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Führungsnuten (58-65) und die Füh rungsvorsprünge das Anpressmittel (7,12,14,16) derart an dem Stützmittel (6,17,18,19) festlegen, dass sich eine im Wesent lichen zylindermantelförmige Außenkontur von Anpressmittel und Stützmittel ergibt, die beschädigungsfrei an die Innen seite des rohrförmigen Gehäuses (2) gepresst ist.

6. Überspannungsableiter (1,20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel

(5,6,17,18,19) im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgebil det ist.

7. Überspannungsableiter (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel meh rere Hohlzylindersegmente (6,17,18,19) aufweist, die im mon tierten Zustand mehrere Ausnehmungen (10,11,13,15) zur Auf nahme von mehreren Anpressmitteln (7,12,14,16) ausbilden.

8. Überspannungsableiter (1,20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel

(5,6,17,18,19) eine ringförmige Stufe (32,33) ausbildet, in der die Säule im Wesentlichen formschlüssig aufgenommen ist.

9. Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters (1,20), aufweisend die Schritte:

- Anordnen eines Stützmittels (5,6,17,18,19) an einer Innen seite eines rohrförmigen Gehäuses (2), und

- Einschieben eines Anpressmittels (7,8,12,14,16) in eine Ausnehmung (9,10) des Stützmittels (5,6,17,18,19), wobei das Einschieben in Längsrichtung des rohrförmigen Gehäuses (2) erfolgt .

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Anpressmittel (7,8,12,14,16) ein im Wesentlichen keilför miges Anpressmittel verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, dass das Anspressmittel (7,8,12,14,16) im Wesentlichen formschlüssig in der Ausnehmung (9,10,11,13,15) angeordnet wird .

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Ausnehmung (9,10,11,13,15) verwendet wird, die zwei Kontaktbereiche (50-57) zu dem Anpressmittel (7,8,12,14,16) mit jeweils einer Führungsnut (58-65) auf weist,

und dass ein Anpressmittel (7,8,12,14,16) verwendet wird, dass an seinen den Kontaktbereichen (50-57) des Stützmittels (5,6,17,18,19) zugewandten Seiten jeweils einen Führungsvor sprung aufweist, wobei

die Führungsvorsprünge in den Führungsnuten (58-65) angeord net werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass mittels der Führungsnuten (58-65) und der Führungsvorsprünge das Anpressmittel (7,8,12,14,16) derart an dem Stützmittel (5,6,17,18,19) festlegt wird, dass sich eine im Wesentlichen zylindermantelförmige Außenkontur von An pressmittel (7,8,12,14,16) und Stützmittel (5,6,17,18,19) ergibt, die beschädigungsfrei an die Innenseite des rohrför migen Gehäuses (2) gepresst wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Stützmittel (6,17,18,19) verwendet wird, das mehrere Hohlzylindersegmente (6,17,18,19) aufweist, die im montierten Zustand mehrere Ausnehmungen (10,11,13,15) zur Aufnahme von mehreren Anpressmitteln (7,12,14,16) ausbil den .

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Stützmittel (6,17,18,19) verwendet wird, das eine ringförmige Stufe (32,33) ausbildet, in der eine Säule mit mindestens einem elektrischen Widerstand im Wesentlichen formschlüssig aufgenommen wird.

Description:
Beschreibung

Überspannungsableiter und Verfahren zur Montage eines

Überspannungsableiters

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters nach Anspruch 9.

Überspannungsableiter werden im Mittelspannungs- und Hoch spannungsbereich eingesetzt, um sog. Überspannungen, also Spannungen weit oberhalb der im Betrieb vorgesehenen Nenn spannungen, sicher zu Erde abzuleiten. Hierdurch werden Schä den an Betriebsmitteln wie z.B. Transformatoren vermieden. Beispielsweise kann ein Überspannungsableiter für Hochspan nung an einer Freileitung angeordnet werden und bei Blitzein schlag oder Kurzschluss unzulässig hohe Ströme zur Erde hin ableiten .

Überspannungsableiter enthalten i.d.R. sog. Varistoren, d.h. elektrische Widerstände, deren elektrischer Widerstandswert bis zu einer bauartbedingten Schwellenspannung sehr hoch und oberhalb der Schwellenspannung stark vermindert ist, so dass der Überspannungsableiter zu einem guten elektrischen Leiter wird. Diese Widerstände werden daher häufig als sog. „Varis toren" (von engl.: „variable resistors") bezeichnet. Es wer den z.B. Metalloxidwiderstände in Scheibenform übereinander in einem Gehäuse angeordnet und an den jeweiligen Enden des Gehäuses mit dem Hochspannungspotential und dem Erdpotential verbunden. Dabei ist der Überspannungsableiter im Regelbe trieb kaum leitend, so dass nur ein geringer Leckstrom zur Erde fließt. Im Fehlerfall dagegen fließt ein hoher Ableit strom.

Aus der Druckschrift DE 102011088072 Al ist ein gattungsgemä ßer Überspannungsableiter bekannt, bei dem ein rohrförmiges Gehäuse durch eine Stützvorrichtung vergleichsweise biegefest ausgestaltet ist. Die Stützvorrichtung weist mindestens einen innen am Gehäuse anliegenden Spannring auf, der auf der dem Gehäuse abgewandten Seite konisch geformt ist. Auf diesen Ko nus wird ein mit einem passenden Gegenkonus ausgestatteter Stützring aufgesetzt. Durch Verschieben des Stützrings in Längsrichtung des rohrförmigen Gehäuses wird über die beiden Koni eine Kraft auf die Innenseite des rohrförmigen Gehäuses übertragen, das dadurch mechanisch stabilisiert ist. Für ein formschlüssiges Ineinandergreifen von rohrförmigem Gehäuse, Stütz- und Stellringen ist eine genaue Passung der Bauteile vorteilhaft .

Ausgehend von der bekannten Stützvorrichtung stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, eine Stützvorrichtung bereit zu stellen, die bei vergleichsweise großen Fertigungstoleranzen für das rohrförmige Gehäuse eine verbesserte Biegefestigkeit bereit stellt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Überspannungsab leiter nach Anspruch 1.

Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter hat den Vorteil, dass das Stützmittel in Längsrichtung des Überspannungsab leiters eine Ausnehmung aufweist, die das Stützmittel z.B. komplett durchtrennt. Beispielsweise ist das Stützmittel aber als ein einzelnes Hohlzylindersegment beziehungsweise Ring segment ausgebildet. Wird in diese Ausnehmung ein Anpressmit tel eingefügt, so kann auch bei vergleichsweise großen Abwei chungen des Innendurchmessers des rohrförmigen Gehäuses vom vorgesehenen Wert noch eine gute Anpresswirkung erreicht wer den. Im Vergleich zum bisherigen Verfahren können größere Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, was eine kosten günstigere Herstellung der rohrförmigen Gehäuse als bisher erlaubt .

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist das Anpressmittel im Wesentlichen keilförmig ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil dadurch durch die Einschubtiefe des Anpressmittels in das Stützmittel stets ein Klemmsitz zwischen Anpressmittel und Stützmittel einerseits und Stützmittel und rohrförmigem Gehäuse anderer seits erreicht wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters ist das Anpressmittel im We sentlichen formschlüssig in der Ausnehmung angeordnet. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass der Klemmsitz zwischen Anpressmittel und Stützmittel einerseits und Stützmittel und rohrförmigem Gehäuse andererseits formschlüssig ist. Hier durch wird die mechanische Stabilität des rohrförmigen Gehäu ses, insbesondere die Biegesteifigkeit an den Endarmaturen, vergleichsweise besonders gut verstärkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters weist die Ausnehmung zwei Kon taktbereiche zu dem Anpressmittel auf, wobei die Kontaktbe reiche jeweils eine Führungsnut aufweisen, und wobei das An pressmittel an seinen den Kontaktbereichen des Stützmittels zugewandten Seiten jeweils einen Führungsvorsprung aufweist, und wobei die Führungsvorsprünge in den Führungsnuten ange ordnet sind. Dies ist ein Vorteil, weil das Anpressmittel nicht in Querrichtung des Überspannungsableiters aus dem Stützmittel herausrutschen kann. Beispielsweise kann die Füh rungsnut einen dreieckigen oder viereckigen Querschnitt ha ben. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Führungsnuten eine parabolische Form haben. Die Führungsvorsprünge sind dabei bevorzugt komplementär zu den Führungsnuten geformt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters legen die Führungsnuten und die Führungsvorsprünge das Anpressmittel derart an dem Stütz mittel fest, dass sich eine im Wesentlichen zylindermantel förmige Außenkontur von Anpressmittel und Stützmittel ergibt, die beschädigungsfrei an die Innenseite des rohrförmigen Ge häuses gepresst ist. Dies ist ein Vorteil, weil eine einfache und sichere Montage gewährleistet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters ist das Stützmittel im Wesent lichen als ein Hohlzylinder ausgebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters weist das Stützmittel mehrere Hohlzylindersegmente auf, die im montierten Zustand mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme von mehreren Anpressmitteln ausbil den. Beispielsweise können 3 oder 4 Segmente und entsprechend 3 oder 4 Anpressmittel eingesetzt sein. Dies ist von Vorteil, weil die Hohlzylindersegmente in Verbindung mit den Anpress mitteln eine einfache und besonders genaue Anpassung des Stützmittels an den Innendurchmesser des rohrförmigen Gehäu ses gestatten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Überspannungsableiters bildet das Stützmittel eine ringförmige Stufe aus, in der die Säule im Wesentlichen form schlüssig aufgenommen ist.

Ausgehend von der bekannten Verfahren zur Montage von

Überspannungsableitern stellt sich an die Erfindung die Auf gabe, ein Verfahren zur Montage eines Überspannungsableiters anzugeben, das bei vergleichsweise großen Fertigungstoleran- zen für das rohrförmige Gehäuse eine verbesserte Biegefestig keit ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Mon tage von Überspannungsableitern nach Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 10 bis 15 beschrieben. Dabei ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausführungsformen sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für den erfin dungsgemäßen Überspannungsableiter erläutert.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung sind bevorzugte Aus führungsformen in schematischer Darstellung in den Figuren gezeigt. Dabei zeigen Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, und

Figur 2 eine erste Detailansicht einer zweiten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen

Überspannungsableiters, und

Figur 3 einen Querschnitt der zweiten Ausführungsform gemäß

Figur 2, und

Figur 4 eine zweite Detailansicht der zweiten Ausführungs form gemäß Figur 2, und

Figur 5 eine dritte Detailansicht der zweiten Ausführungs form gemäß Figur 2.

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Überspannungsableiters 1. Der Überspannungsab leiter 1 weist ein rohrförmiges Gehäuse 2 auf, an das sich in Längsrichtung des Ableiters 1 jeweils an den Endarmaturen 3,

4 anschließen. Zwischen den Endarmaturen 3, 4 ist das rohr förmige Gehäuse 2 mit einer Isolationsschicht 11 aus Silikon ausgestattet. Alternativ kann für die Isolationsschicht 11 auch ein anderes Material wie z.B. Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM) eingesetzt werden. Die Isolationsschicht 11 weist Schirme zur Verlängerung des Kriechweges zwischen den Endarmaturen 3, 4 auf. Zur Verbesserung der Biegesteifigkeit des rohrförmigen Gehäuses 2 an den Endbereichen sind Stütz mittel 5, 6 vorgesehen. Die Stützmittel sind als Hohlzylinder mit Ausnehmungen 9, 10 ausgebildet. Die Ausnehmungen 9, 10 sind keilförmig ausgebildet. In den keilförmigen Ausnehmungen 9, 10 sind keilförmige Anpressmittel 7, 8 eingelegt. Durch Verschieben der keilförmigen Anpressmittel 7, 8 in Längsrich tung des rohrförmigen Gehäuses innerhalb der Ausnehmungen 9, 10 können die Stützmittel 5, 6 aufgespreizt und damit an die Innenseite des rohrförmigen Gehäuses angepresst werden. Die ses Anpressen bewirkt eine Verstärkung des Gehäuses im Be- reich der Endarmaturen und damit eine erhöhte Biegefestigkeit in diesem Bereich. In diesem Beispiel sind die keilförmigen Ausnehmungen derart beschaffen, dass sie mit ihrem breiteren Ende der jeweiligen Endarmatur 3, 4 zugewandt sind.

Die Figur 2 zeigt eine erste Detailansicht 20 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters. Das Stützmittel ist in dieser Ausführungsform aus vier Hohl zylindersegmenten 6, 17, 18, 19 gebildet, die keilförmige Ausnehmungen 10, 11, 13, 15 ausbilden. In diesen keilförmigen Ausnehmungen 10, 11, 13, 15 sind keilförmige Anpressmittel 7, 12, 13, 16 formschlüssig eingeschoben und bewirken ein An pressen an das rohrförmige Gehäuse 2. Dabei sind die keilför migen Ausnehmungen in dieser Ausführungsform mit ihrem schma leren Ende den Endarmaturen 3, 4 zugewandt.

Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt 30 der Ausführungsform 20 gemäß Figur 2. Die Hohlzylindersegmente 6, 17, 18, 19 bilden in ihren Ausnehmungen jeweils zwei Kontaktbereiche 50-57 zu den Anpressmitteln 7, 12, 14, 16 aus. Diese Kontaktbereiche 50-57 weisen jeweils eine Führungsnut 58-65 auf, die in die sem Beispiel parabolisch abgerundet ausgebildet ist. Die pa rabolische Form ist einfach zu fertigen und bietet eine gute Verrutschfestigkeit. Die Anpressmittel 7, 12, 14, 16 weisen an ihren den Kontaktbereichen 50-57 zugewandten Seiten je weils einen Führungsvorsprung auf, der in der jeweiligen Füh rungsnut 58-65 angeordnet ist. Das Zusammenspiel von Füh rungsnuten und Führungsvorsprüngen bewirkt, dass die Anpress mittel nicht in Querrichtung aus den Hohlzylindersegmenten herausrutschen können. Die Anpressmittel und die Hohlzylin dersegmente bilden eine im Wesentlichen zylindermantelförmige Außenkontur von Anpressmittel und Stützmittel aus, die be schädigungsfrei an die Innenseite des rohrförmigen Gehäuses angepresst werden kann.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine zweite und eine dritte De tailansicht der zweiten Ausführungsform. Dabei ist erkennbar, dass die Hohlzylindersegmente 17, 18, 19 und auch die An- pressmittel 14, 16 derart beschaffen sind, dass sie zwei ringförmig umlaufende Stufen 32, 33 ausbilden. Des Weiteren ist erkennbar, dass die Anpressmittel 14, 16 Vorsprünge 30,

31 aufweisen. Diese Vorsprünge 30, 31 bilden eine weitere Stufe 34 aus, die als Auflagefläche für eine Säule mit Varis toren dient. Dabei wird die Auflagefläche 34 folglich von den Vorsprüngen 30, 31 ausgebildet.